高压转换器装置制造方法及图纸

高压转换器装置(1)包括多个开关单元(10a，

【技术实现步骤摘要】
高压转换器装置


[0001]本公开涉及一种基于包括串联连接的开关单元的电压源转换器的高压转换器装置。

技术介绍

[0002]如今，HVDC(高压直流电)转换器典型地基于包括许多串联连接的开关单元的电压源转换器(VSC)。图1示出了包括开关单元10a、
……
、10x的高压转换器装置1的简化图示，这些开关单元10a、
……
、10x与电流连接件20(例如母线)串联连接并且堆叠在所谓的阀结构中。开关单元布置在第一层100和第二层200中，该第一层和该第二层层叠地布置在阀结构中。如图1中所示的类似装置可以安装在HVDC换相换流器(LCC)或柔性交流输电系统(FACTS)转换器中。
[0003]参考图1，寄生电感30由各个层的开关单元之间的电流连接件20提供。此外，寄生电容40形成在不同层100和200的开关单元之间。寄生元件确定阀结构的高频特性。
[0004]开关单元10a、
……
、10x包括可以通过控制动作接通的功率半导体开关。开关单元10a、
……
、10x内的功率半导体的开关事件产生高频电流，从而导致相当大的宽带电磁噪声。该噪声部分地由换流站辐射。此外，电磁噪声可能干扰换流站附近的二次电子系统，在此电磁噪声可能导致电磁兼容性(EMC)问题。出于这些原因，HVDC转换器必须符合某些EMC要求、例如Cigr
é
TB 391。
[0005]通过在换流分站的AC或DC场中引入滤波器电路，或者通过在主转换器电流路径中引入高频阻尼装置，由开关事件产生的电磁噪声典型地在系统级被滤波。
[0006]这种电磁干扰(EMI)滤波部件典型地庞大、笨重、昂贵，并且通常需要附加空间。在这种滤波器中使用的部件需经过专门设计以符合给定要求；这些部件不是现成的。相应地，材料和工程的成本可能很高。
[0007]主电流路径中的阻尼装置必须设计为在承载全低频电流的同时提供高频滤波。因此，磁性材料的使用需要非常精心的设计，并且典型地需要大的磁芯，以避免在全电流负载下饱和。
[0008]高压转换器装置的适当阻尼装置的设计挑战源于以下事实：阻尼装置暴露于可能大于10kV的高电压降，并且同时，该阻尼装置应当在高于1MHz的频率下是有效的。此外，阻尼装置应当无故障地运行超过30年的较长使用寿命。另一要求是阻尼装置应当能够在室内环境和室外环境中运行。

技术实现思路

[0009]因此，需要提供一种高压转换器装置，该高压转换器装置通过使用至少一个阻尼装置来显著降低高频噪声，该至少一个阻尼装置被设计成节省空间并且同时防止昂贵的EMI设计调整。
[0010]权利要求1中指定了一种有效降低高频噪声的高压转换器装置。
[0011]根据高压转换器装置的实施例，高压转换器装置包括多个开关单元。高压转换器装置包括至少一个阻尼单元，该至少一个阻尼单元被配置为阻尼由开关单元内的开关操作而引起的电磁噪声。开关单元通过电流连接件串联地互连。至少一个阻尼单元布置在开关单元中的第一开关单元的单元电位与开关单元中的第二开关单元的单元电位之间。开关单元中的至少另一个开关单元布置在第一开关单元与第二开关单元之间。
[0012]根据可能的实施例，多个开关单元布置在阀结构的第一层和第二层中。开关单元的第一层和第二层在阀结构内在空间上彼此分开。
[0013]根据可能的实施例，第一开关单元和第二开关单元布置在第一层和第二层中的一者中。这意味着至少一个阻尼单元布置在第一层和第二层中的相同层的开关单元中的相应的一个开关单元的单元电位与开关单元中的相应的另一个开关单元的单元电位之间。由于开关单元中的至少另一个开关单元布置在第一开关单元与第二开关单元之间，第一开关单元和第二开关单元沿着电流连接件彼此不相邻地、即不并列地布置在阀结构的同一层中。
[0014]根据另一实施例，第一开关单元和第二开关单元布置在第一层和第二层中的不同层中。这意味着至少一个阻尼单元布置在第一层的开关单元中的一个开关单元的单元电位与第二层的开关单元中的另一个开关单元的单元电位之间。
[0015]根据另一可能的实施例，至少一个阻尼单元可以实施在相同层中的串联连接的开关单元的第一部分/模块的一个开关单元的电位与串联连接的开关单元的第二部分/模块的另一个开关单元的电位之间。这意味着至少一个阻尼单元位于开关单元的相应电位之间，其中，这些开关单元中的一个开关单元布置在第一层和第二层的相应的第一部分/模块中，并且这些开关单元中的另一个开关单元布置在第一层和第二层的相应的第二部分/模块中。
[0016]因此，至少一个阻尼单元可以布置在相同层内的不同电位之间或布置在阀结构的一个层的一个开关单元的电位与相邻层的另一个开关单元之间。
[0017]根据高压转换器装置的可能实施例，至少一个阻尼单元被配置为RC阻尼器，该RC阻尼器包括通过电流/导电连接件(例如金属连接件)串联连接的至少一个电容器和至少一个电阻器。阻尼单元的所有部件都应当是低电感的以确保阻尼器的自谐振远高于关注的频率范围，例如1MHz至30MHz之间的频率范围。
[0018]至少一个电容器可以被配置为单层的陶瓷高压电容器，并且至少一个电阻器可以被配置为允许呈现非常低的寄生电感的高能盘式电阻器。
[0019]根据所提出的阀结构内的布置和设计的至少一个阻尼单元允许为高压转换器装置提供对电磁辐射噪声的有效抑制。此外，高压转换器装置被配置为在高达若干MHz上有效的低电感组件(<500nH)。至少一个阻尼单元可以承受超过30kV的电位差。
[0020]根据高压转换器装置的另一可能实施例，至少一个阻尼单元包括高压熔丝元件，该高压熔丝元件为高压电容提供短路故障模式保护。
[0021]根据另一可能的实施例，至少一个阻尼单元可以封闭在绝缘壳体中。绝缘壳体可以被配置为空芯绝缘体。此外，绝缘壳体可以包含瓷材料、或室外级环氧树脂、或由室外级硅橡胶涂层覆盖的室内级环氧树脂。所提出的用于包封至少一个阻尼单元的绝缘壳体允许高压转换器装置应用于室外环境中。
[0022]为了满足气候控制的特殊要求，根据另一可能的实施例，至少一个阻尼单元可以
耦接至气候控制系统或通风系统。
附图说明
[0023]附图提供了进一步的理解。在附图中，相同结构和/或功能的元件可以由相同的附图标记表示。应当理解，图中所示的实施例是说明性的表示并且不一定按比例绘制。
[0024]图1示出了基于具有寄生元件的电压源转换器的高压转换器装置的简化图；
[0025]图2A示出了高压转换器装置的第一实施例，该高压转换器装置包括与转换器装置的阀结构的不同层的开关单元并联布置的阻尼单元；
[0026]图2B示出了高压转换器装置的第二实施例，该高压转换器装置包括与转换器装置的阀结构的不同层的开关单元并联布置的阻尼单元；
[0027]图2C示出了高压转换器装置的第三实施例，该高压转换器装置包括与转换器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高压转换器装置，包括：
‑
多个开关单元(10a，
……
，10x)，
‑
至少一个阻尼单元(50)，所述至少一个阻尼单元被配置为阻尼由所述开关单元(10a，
……
，10x)中的开关操作而引起的电磁噪声，
‑
其中，所述开关单元(10a，
……
，10x)通过电流连接件(20)串联地互连，
‑
其中，所述至少一个阻尼单元(50)布置在所述开关单元中的第一开关单元(10a，10j)的单元电位与所述开关单元中的第二开关单元(10l，10v)的单元电位之间，并且
‑
其中，所述开关单元(10a，
……
，10x)中的至少另一个开关单元布置在所述第一开关单元(10a，10j)与所述第二开关单元(10l，10v)之间。2.如权利要求1所述的高压转换器装置，
‑
其中，所述开关单元(10a，
……
，10x)布置成第一层和第二层(100，200)，
‑
其中，所述第一层和第二层(100，200)的开关单元(10a，
……
，10x)在阀结构中在空间上彼此分开，
‑
其中，所述第一开关单元(10a)和所述第二开关单元(10l)布置在所述第一层和第二层(100，200)中的一者中。3.如权利要求1所述的高压转换器装置，
‑
其中，所述开关单元(10a，
……
，10x)布置成第一层和第二层(100，200)，
‑
其中，所述第一层和第二层(100，200)的开关单元(10a，
……
，10x)在阀结构中在空间上彼此分开，
‑
其中，所述第一开关单元(10j)和所述第二开关单元(10v)布置在所述第一层和第二层(100，200)中的不同层中。4.如权利要求1至3中任一项所述的高压转换器装置，其中，所述至少一个阻尼单元(50)包括至少一个电容器(51)和至少一个电阻器(52)。5.如权利要求4所述的高压转换器装置，
‑
其中，所述至少一个电容器(51)被配置为单层陶瓷高压电容器，
‑
其中，所述至少一个电阻器(52)被配置为高能盘状电阻器。6.如权利要求4或5所述的高压转换器装置，
‑
其中，所述至少一个阻尼单元(50)包括多个所述至少一个电容器(51)和多个所述至少一个电阻器(52)，
‑
其中，所述多个所述至少一个电容器(51)和所述多个所述至少一个电阻器(52)以交替方式布置。7.如权利要求1至6中任一项所述的高压转换器装置，其中，所述至少一个阻尼单元(50)包括至少一个场成形元件(55)，用于减小在所述阻尼单元(50)的至少一个电容器(51)或电阻器(52)处的局部电场增强。8.如权利要求1至7中任一项所述的高压转换器装置，其中，所述至少一个阻尼单元(50)包括高压熔丝元件(53)。9.如权利要求1至8中任一项所述的高压转换器装置，其中，所述至少一个阻尼单元(50)被包...

【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：日立能源瑞士股份公司，
类型：发明
国别省市：